CN113526981B - 水泥密封固化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥密封固化剂及其制备方法，该固化剂由组分A和组分B以6:1比例混合制得，组分A的原料配方包括聚硅酸钠、聚硅酸锂、羟乙基纤维素、沸石、偏高岭土、磷酸二氢钠、润湿剂、渗透剂、消泡剂、表面改性剂、稳定剂、去离子水，组分B的原料配方包括脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、纳米级氧化石墨烯、纳米铁、氢氧化铝、硫酸铝、氢氧化钠、去离子水。本发明的渗透性更强，极大地提高混凝土结构表层的强度和耐磨性，延长了地面的使用寿命，固化剂的组分A可以单独使用，但在组分B的作用下，会很大程度上缩短固化时间并提高其强度，组分B对组分A起到协同增益作用。
Description
技术领域
本发明涉及密封固化剂技术领域，更具体地说，是涉及一种水泥密封固化剂及其制备方法。
背景技术
密封固化剂，又称液体硬化剂或混凝土(水泥)密封剂，其能有效渗入到混凝土内，并与其发生化学反应，锁住里面的毛孔，对混凝土表面起到永久的密封效果，起到增加地面的强度和硬度，控制地面不起砂不起尘，防止化学物质侵蚀和抗风化的作用。然而，现有的密封固化剂一般采用单组分材料制成，其渗透效果、固化时间、硬度、强度仍有待提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种水泥密封固化剂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的第一方面提供的技术方案如下：一种水泥密封固化剂，该固化剂由组分A和组分B以6:1比例混合制得，
以质量百分比计，所述组分A的原料配方组成为：
聚硅酸钠20％～40％，聚硅酸锂20％～40％，羟乙基纤维素2％～10％，沸石2％～15％，偏高岭土4％～12％，磷酸二氢钠2％～6％，润湿剂2％～5％，渗透剂2％～8％，消泡剂1％～5％，表面改性剂2％～6％，稳定剂2％～6％，去离子水2％～8％；
以质量百分比计，所述组分B的原料配方组成为：
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯30％～60％，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯20％～30％，纳米级氧化石墨烯2％～6％，纳米铁1％～5％，氢氧化铝4％～12％，硫酸铝2％～6％，氢氧化钠2％～6％，去离子水2％～8％。
作为优选的，所述聚硅酸钠的粒径为5～10nm，所述聚硅酸锂的粒径为10～15nm。
作为优选的，所述润湿剂为聚氧乙烯烷基醚。
作为优选的，所述消泡剂为苯乙醇油酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。
作为优选的，所述表面改性剂为聚醋酸乙烯乳液、丙苯乳液或丙烯酸乳液。表面改性剂能与混凝土发生水化硬化反应，且形成聚合物薄膜，产生封闭效应，从而改善混凝土的耐水渗透性，耐酸碱腐蚀性。
作为优选的，所述稳定剂为甘油、三羟甲基甲烷、三乙醇胺、低分子聚乙二醇中的一种或其组合。
作为优选的，所述渗透剂按质量百分比计，由以下原料配方组成：
木质素磺酸钠2％～8％，烷基酚聚氧乙烯醚2％～8％，十二烷基硫酸钠2％～8％，聚山梨醇酯1％～3％，去离子水80％～90％。
上述的加强型渗透剂能够进一步促使密封固化剂向混凝土内部渗透。
作为优选的，所述羟乙基纤维素的熔点为250～300℃，所述羟乙基纤维素的密度为0.5～1g/mL。羟乙基纤维素具有良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和保护胶体的功能。
作为优选的，所述沸石和偏高岭土的细度分别为150～200目。
作为优选的，所述纳米级氧化石墨烯的粒径为5～8nm，所述纳米铁的粒径为5～10nm。
作为优选的，所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和含10％～20％PGDA的四官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
本发明选用两种脂肪族聚氨酯丙烯酸酯相结合，六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯具有硬度高、耐化学品性好、表面固化效果好的优点，而四官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的耐水性突出，两者结合使用既强化了耐水性，又提高了硬度。
本发明的第二方面提供了一种水泥密封固化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例将聚硅酸钠、聚硅酸锂、羟乙基纤维素、沸石、偏高岭土、磷酸二氢钠、润湿剂、渗透剂、消泡剂、表面改性剂、稳定剂和去离子水混合搅拌均匀，制得组分A；
(2)按比例脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、纳米级氧化石墨烯、纳米铁、氢氧化铝、硫酸铝、氢氧化钠和去离子水混合搅拌均匀，制得组分B；
(3)在施工前，在常温下，按6:1比例将组分A和组分B混合，快速搅拌均匀，即可得到该水泥密封固化剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的渗透性更强，能够更均匀的穿透混凝土表面，让硅不良反应停止，能迅速地与混凝土中的游离钙发生化学反应，生成结晶胶体来填充结构空隙，增加结构的致密性，极大地提高混凝土结构表层的强度和耐磨性，从而使地面能够永久防尘、防滑、耐磨、坚硬、抗压、抗渗、抗风化、耐化学性，大大延长地面的使用寿命。
2、本发明的组分A可以单独使用，但在组分B的作用下，会很大程度上缩短固化时间并提高其强度，组分B对组分A起到协同增益作用，其中，组分B的氢氧化铝与氢氧化钠生成的铝酸钠组分能够缩短组分A的胶凝组分的凝结时间，并且组分B中的氢氧化钠会对沸石、偏高岭土起到激发活性作用，而加入纳米级氧化石墨烯能够促使混凝土的微观结晶物形貌规整，断面结构致密，结晶产物细小均匀，空隙少，显著提高固化剂的强度和防护效果，防腐性强，有效防止混凝土返碱。此外，组分B的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯也可以进一步提高硬度和固化速度。
3、本发明的沸石和偏高岭土两种微孔材料能够随固化剂渗透入到混凝土中，可以促进混凝土中的重金属元素的富集，让固化剂封住该重金属元素，并且偏高岭土中含有活性氧化硅和活性氧化铝成分，这些成分渗透进入混凝土后，能与混凝土中游离的钙离子和氢氧化钙进行原位反应，生成硅酸钙、铝酸钙等结晶物质，这些物质能够协同密封混凝土中的毛细管及裂纹，极大地增强混凝土的密实性和强度。
4、本发明加入了纳米铁，其提高了强度，减缓了混凝土的氧化。
5、本发明采用纳米级的聚硅酸钠和聚硅酸锂，尺寸小，比表面积大，加大了反应接触面，渗透效果好。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明的实施例1提供了一种水泥密封固化剂，该固化剂由组分A和组分B以6:1比例混合制得，
以质量百分比计，所述组分A的原料配方组成为：
聚硅酸钠40％，聚硅酸锂39％，羟乙基纤维素2％，沸石2％，偏高岭土4％，磷酸二氢钠2％，润湿剂2％，渗透剂2％，消泡剂1％，表面改性剂2％，稳定剂2％，去离子水2％；
以质量百分比计，所述组分B的原料配方组成为：
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯60％，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯27％，纳米级氧化石墨烯2％，纳米铁1％，氢氧化铝4％，硫酸铝2％，氢氧化钠2％，去离子水2％。
所述聚硅酸钠的粒径为5nm，所述聚硅酸锂的粒径为10nm。
所述润湿剂为聚氧乙烯烷基醚。所述消泡剂为苯乙醇油酸酯。所述表面改性剂为聚醋酸乙烯乳液。所述稳定剂为甘油。
所述渗透剂按质量百分比计，由以下原料配方组成：
木质素磺酸钠3％，烷基酚聚氧乙烯醚4％，十二烷基硫酸钠2％，聚山梨醇酯1％，去离子水90％。
所述羟乙基纤维素的熔点为250℃，所述羟乙基纤维素的密度为0.5g/mL。
所述沸石和偏高岭土的细度分别为150目。所述纳米级氧化石墨烯的粒径为5nm，所述纳米铁的粒径为5nm。
所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和含10％PGDA的四官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
水泥密封固化剂的制备方法包括以下步骤：
(1)按比例将聚硅酸钠、聚硅酸锂、羟乙基纤维素、沸石、偏高岭土、磷酸二氢钠、润湿剂、渗透剂、消泡剂、表面改性剂、稳定剂和去离子水混合搅拌均匀，制得组分A；
(2)按比例脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、纳米级氧化石墨烯、纳米铁、氢氧化铝、硫酸铝、氢氧化钠和去离子水混合搅拌均匀，制得组分B；
(3)在施工前，在常温下，按6:1比例将组分A和组分B混合，快速搅拌均匀，即可得到该水泥密封固化剂。
实施例2
本发明的实施例2提供了一种水泥密封固化剂，该固化剂由组分A和组分B以6:1比例混合制得，
以质量百分比计，所述组分A的原料配方组成为：
聚硅酸钠20％，聚硅酸锂34％，羟乙基纤维素5％，沸石8％，偏高岭土8％，磷酸二氢钠3％，润湿剂3％，渗透剂5％，消泡剂3％，表面改性剂4％，稳定剂3％，去离子水4％；
以质量百分比计，所述组分B的原料配方组成为：
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯42％，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯30％，纳米级氧化石墨烯4％，纳米铁3％，氢氧化铝8％，硫酸铝4％，氢氧化钠4％，去离子水5％。
所述聚硅酸钠的粒径为8nm，所述聚硅酸锂的粒径为12nm。
所述润湿剂为聚氧乙烯烷基醚。所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。所述表面改性剂为丙苯乳液。所述稳定剂为三羟甲基甲烷。
所述渗透剂按质量百分比计，由以下原料配方组成：
木质素磺酸钠5％，烷基酚聚氧乙烯醚5％，十二烷基硫酸钠5％，聚山梨醇酯2％，去离子水83％。
所述羟乙基纤维素的熔点为280℃，所述羟乙基纤维素的密度为0.8g/mL。
所述沸石和偏高岭土的细度分别为180目。所述纳米级氧化石墨烯的粒径为7nm，所述纳米铁的粒径为8nm。
所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和含15％PGDA的四官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
实施例3
本发明的实施例3提供了一种水泥密封固化剂，该固化剂由组分A和组分B以6:1比例混合制得，
以质量百分比计，所述组分A的原料配方组成为：
聚硅酸钠20％，聚硅酸锂20％，羟乙基纤维素6％，沸石10％，偏高岭土6％，磷酸二氢钠6％，润湿剂5％，渗透剂4％，消泡剂5％，表面改性剂6％，稳定剂6％，去离子水6％；
以质量百分比计，所述组分B的原料配方组成为：
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯39％，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯20％，纳米级氧化石墨烯6％，纳米铁5％，氢氧化铝10％，硫酸铝6％，氢氧化钠6％，去离子水8％。
所述聚硅酸钠的粒径为10nm，所述聚硅酸锂的粒径为15nm。
所述润湿剂为聚氧乙烯烷基醚。所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。所述表面改性剂为丙烯酸乳液。所述稳定剂为三乙醇胺。
所述渗透剂按质量百分比计，由以下原料配方组成：
木质素磺酸钠8％，烷基酚聚氧乙烯醚7％，十二烷基硫酸钠2％，聚山梨醇酯3％，去离子水80％。
所述羟乙基纤维素的熔点为300℃，所述羟乙基纤维素的密度为1g/mL。
所述沸石和偏高岭土的细度分别为200目。所述纳米级氧化石墨烯的粒径为8nm，所述纳米铁的粒径为10nm。
所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和含20％PGDA的四官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
实施例4
本发明的实施例提供了一种水泥密封固化剂，该固化剂由组分A和组分B以6:1比例混合制得，
以质量百分比计，所述组分A的原料配方组成为：
聚硅酸钠40％，聚硅酸锂30％，羟乙基纤维素2％，沸石2％，偏高岭土4％，磷酸二氢钠2％，润湿剂2％，渗透剂3％，消泡剂3％，表面改性剂2％，稳定剂2％，去离子水8％；
以质量百分比计，所述组分B的原料配方组成为：
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯60％，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯20％，纳米级氧化石墨烯2％，纳米铁1％，氢氧化铝4％，硫酸铝2％，氢氧化钠3％，去离子水8％。
所述聚硅酸钠的粒径为8nm，所述聚硅酸锂的粒径为14nm。
所述润湿剂为聚氧乙烯烷基醚。所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。所述表面改性剂为聚醋酸乙烯乳液。所述稳定剂为低分子聚乙二醇。
所述渗透剂按质量百分比计，由以下原料配方组成：
木质素磺酸钠3％，烷基酚聚氧乙烯醚8％，十二烷基硫酸钠4.5％，聚山梨醇酯2.5％，去离子水82％。
所述羟乙基纤维素的熔点为260℃，所述羟乙基纤维素的密度为0.6g/mL。
所述沸石和偏高岭土的细度分别为160目。所述纳米级氧化石墨烯的粒径为7nm，所述纳米铁的粒径为6nm。
所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和含16％PGDA的四官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
施工测试表：
| 渗透率 | 8厘米/秒 |
| 完全硬度 | 90 |
| 莫氏硬度 | 8.0 |
| 抗弯强度 | 702PSI |
| PH值 | 12 |
| 地面泛潮 | 不会引起泛潮 |
| 固化干燥时间 | 30分钟～40分钟 |
| 密度 | 1.1 |
| 龟裂 | 不会出现发丝状裂纹或表面细纹 |
| 施工后清洁 | 不产生浮灰，易清洗 |
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水泥密封固化剂，其特征在于，该固化剂由组分A和组分B以6:1比例混合制得，
以质量百分比计，所述组分A的原料配方组成为：
聚硅酸钠20％～40％，聚硅酸锂20％～40％，羟乙基纤维素2％～10％，沸石2％～15％，偏高岭土4％～12％，磷酸二氢钠2％～6％，润湿剂2％～5％，渗透剂2％～8％，消泡剂1％～5％，表面改性剂2％～6％，稳定剂2％～6％，去离子水2％～8％；
以质量百分比计，所述组分B的原料配方组成为：
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯30％～60％，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯20％～30％，纳米级氧化石墨烯2％～6％，纳米铁1％～5％，氢氧化铝4％～12％，硫酸铝2％～6％，氢氧化钠2％～6％，去离子水2％～8％。
2.根据权利要求1所述的水泥密封固化剂，其特征在于，所述聚硅酸钠的粒径为5～10nm，所述聚硅酸锂的粒径为10～15nm。
3.根据权利要求1所述的水泥密封固化剂，其特征在于，所述润湿剂为聚氧乙烯烷基醚；
所述消泡剂为苯乙醇油酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。
4.根据权利要求1所述的水泥密封固化剂，其特征在于，所述表面改性剂为聚醋酸乙烯乳液、丙苯乳液或丙烯酸乳液；
所述稳定剂为甘油、三羟甲基甲烷、三乙醇胺、低分子聚乙二醇中的一种或其组合。
5.根据权利要求1所述的水泥密封固化剂，其特征在于，所述渗透剂按质量百分比计，由以下原料配方组成：
木质素磺酸钠2％～8％，烷基酚聚氧乙烯醚2％～8％，十二烷基硫酸钠2％～8％，聚山梨醇酯1％～3％，去离子水80％～90％。
6.根据权利要求1所述的水泥密封固化剂，其特征在于，所述羟乙基纤维素的熔点为250～300℃，所述羟乙基纤维素的密度为0.5～1g/mL。
7.根据权利要求1所述的水泥密封固化剂，其特征在于，所述沸石和偏高岭土的细度分别为150～200目。
8.根据权利要求1所述的水泥密封固化剂，其特征在于，所述纳米级氧化石墨烯的粒径为5～8nm，所述纳米铁的粒径为5～10nm。
9.根据权利要求1所述的水泥密封固化剂，其特征在于，所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和含10％～20％PGDA的四官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
10.一种权利要求1至9中任意一项所述的水泥密封固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按比例将聚硅酸钠、聚硅酸锂、羟乙基纤维素、沸石、偏高岭土、磷酸二氢钠、润湿剂、渗透剂、消泡剂、表面改性剂、稳定剂和去离子水混合搅拌均匀，制得组分A；
(2)按比例脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、纳米级氧化石墨烯、纳米铁、氢氧化铝、硫酸铝、氢氧化钠和去离子水混合搅拌均匀，制得组分B；
(3)在施工前，在常温下，按6:1比例将组分A和组分B混合，快速搅拌均匀，即可得到该水泥密封固化剂。
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